淺談真空排水方式在管廊中的應用

何亦真

武漢市政工程設計研究院有限責任公司 湖北 武漢 430000

綜合管廊為地下構筑物，對地下構筑物影響最大的是地下水，目前所有的地下構筑物普遍存在漏水的情況，除了在建設過程中采取嚴密的防水措施外，管廊內的排水措施也是重要的治水手段。管廊內的水積水主要為伸縮縫的滲漏水、管廊內的沖洗水以及管廊內供水管道的放空檢修水等。

管廊屬于密閉的空間，長期積水使管廊內的空氣潮濕，容易滋生細菌，產生異味，也容易使金屬支架生銹，電纜發霉，尤其是阻火包在潮濕的環境中非常容易變質失效，同時管廊內有各種電氣設備，潮濕的環境將大大降低電氣設備的運行安全及壽命。由此可見，管廊內的積水會造成諸多的安全隱患，對管廊的運行產生極大的影響，因此做好管廊的排水措施顯得尤為重要。

目前綜合管廊常用的排水方式是水泵抽排方式，即在管廊內部設置集水坑，并設置水泵將集水坑內的水抽出管廊外市政管道，如圖1。

圖1

此方式的優勢是建設方便，造價低、具備一定的蓄水能力。但無法解決管廊內積水的問題，同時在使用過程中也會造成如下的問題：

1)集水坑面積大，上面設置鋼格板，占據走道空間不便于行走，更不便于管線搬運。

2)水泵的排水管道垂直引上至頂板穿管廊墻體而出，造成漏水隱患點。

3)同時豎向的排水管道占據走道空間或者管線敷設斷面。對管廊內管線的敷設人員通行造成極大的障礙，同時也導致管廊斷面的增加。

4)水泵抽水時產生振動及噪音，會影響周圍的支架穩定，同時可能影響穿墻體的防水套管密封性，造成漏水。

另一種傳統的排水方式也是通過集水坑及排水泵抽排，不同的是在管廊外部設置泵站，泵站與管廊內集水坑連通，通過泵站抽排管廊內部的水，如圖2。

圖2

此方式可避免在管廊內設置排水泵及管道，從而避免排水管道占據管線敷設斷面，避免在管廊外墻或頂板開孔造成漏水隱患，避免水泵運行振動降低支架穩定性。但此方式造價相對高，仍然需設置較大的集水坑，占據走道空間，對管線搬運造成障礙。且依然會在管廊內留下一定量的積水。

通過以上分析可以看出，傳統的積水抽排方式無法清除管廊內的積水，也無法改善管廊的運行環境。

真空排水系統是一種適用于密閉空間的新型排水方式。真空排水的原理如圖3，是依靠氣壓差產生高速氣流將積水從器具中排走的排水方式，其優勢主要體現在，可迅速排除局部低洼的少量積水，保持室內環境干燥，改善衛生條件，杜絕異味的產生，而且可顯著的節約用水量。多應用于在地鐵站內的排水，以及高鐵或動車組的衛生間排水。

圖3

綜合管廊的運行環境與地鐵站類似，積水以滲漏水為主，水量不大，因此真空排水系統同樣可應用于綜合管廊內。其原理與其他真空排水系統一樣，利用真空泵產生氣壓差，將管廊內積水抽出至水箱內，再排入市政管網。

使用真空積水收集器代替原有的集水坑，并用管道將積水收集器與真空泵連通，積水收集器采用緩沖式排水，內部設置閥門、氣壓計和液位計，當液位計檢測到一定量的積水時，輸出信號使真空泵啟動，當管道內的壓力低于設定閥值時，氣壓計輸出信號開啟閥門，利用瞬間的負壓將積水迅速排出。

真空泵與水箱均安裝于泵房內，真空泵收集的水均排入泵房的水箱內，水箱內設有液位計，并安裝有排水泵，排水泵的管道與市政雨水管連接，當液位計檢測到水箱內的水較多時自動啟動排水泵，將水箱內的水排入市政管網中。

為保證真空泵的排水效果良好，每臺真空泵不宜接入過多的積水收集器，同時為避免設置過多的真空泵，導致泵房建設成本增加，也不宜使每臺真空泵接入的積水收集器太少，通常每臺真空泵考慮管理兩個防火分區的積水收集器較為合適。

而綜合管廊為線性工程，線路較長，為滿足管廊全線的排水需求，沿途需設置多處真空泵房，為使管道內保持足夠的氣壓差，真空泵房的布置間距不宜太大，同時為節約投資，泵房的間距也不能太小。可考慮將真空泵房與管廊的分變電所進行合建，服務半徑約800m。而每個防火分區不大于200m，因此每個泵房內設置通常4臺真空泵。

故適用于綜合管廊的完整的真空排水系統如圖4所示。

圖4

上面介紹了完整的綜合管廊真空排水系統，結合其特點分析可以看出，真空排水系統可以很好的解決傳統排水方式對綜合管廊造成的問題：

1)使用積水收集器代替集水井，避免了管廊內大量積水的情況，同時能及時的排出積水，能極大的改善管廊內的環境。

2)取消了大型的集水坑不必設置鋼格板，保證了走道保持完整，利于人員通行，也避免了對管線運輸造成障礙。

3)避免安裝豎向的排水管，不再占用管廊有效斷面，管線敷設更為順暢，同時也能適當縮小管廊的斷面尺寸，減少投資。

4)避免管道穿越管廊外墻，保證管廊整體的完整性，減少管廊的漏水隱患。

5)避免了水泵的振動造成的影響。

同時，由于真空排水系統屬于短時負荷，相對于傳統排水方式的持續性負荷更加節能。按一個真空泵房的服務范圍進行兩種方式的電能損耗對比，一個真空泵房按4臺真空泵考慮，服務按8個防火分區，每個防火分區按1處積水坑和兩個積水收集器進行對比，對比如下表：

可以看出雖然真空系統的設備功率較高，但其屬于瞬時負荷，使用時間極短，總體上看比傳統排水方式更加節能。

然而真空系統也有其弱點：

1)整個系統的關鍵是如何保證管道內外有足夠的壓力差，因此建設過程中管道的材質選擇以及施工質量要求較高；

2)真空管道均敷設于管廊外部，管道的埋深較大，因此管道的日常維修難度非常大，如何解決管道日常維護還需要進一步的研究。

3)正空泵的運行維護成本高，建設真空泵房，會增加管廊的工程造價，而且會增加管廊建設用地需求。

4)真空排水系統，控制系統復雜，設備精度要求高，系統的耐用度及可靠度尚需要時間檢驗。

5)真空排水系統適合水量較少的環境，當管廊內有大型管道需要放空檢修時，真空排水系統將很難滿足要求。

總結:真空排水系統，建設費用高，運行成本高，而且存在一定的問題需要解決，但是總的來說是完全可以應用于綜合管廊的，而且具有非常顯著的優勢，對綜合管廊的運行也更加有利,因此在真空排水系統在綜合管廊領域具有廣闊的應用前景。